专利名称：一种膏体多层充填模拟试验方法
技术领域：
本发明涉及ー种膏体多层充填模拟试验方法，尤其涉及一种模拟煤层开采后进行膏体充填的实验室试验方法。
背景技术：
煤层在实行垮落法开采后，地表一般要发生塌陷。因此，建筑物下、铁路下、水体下和承压水上压煤通常需要使用充填法开采。充填法开采一般有一套复杂的系统，主要包括矸石破碎系统、搅拌系统、泵送管道系统和隔离系统。在实际应用中，充填的效果与很多因素有关，如搅拌系统的搅拌时间、矸石破碎系统的破碎效率、充填料的干湿程度等，而充填效果的好坏直接决定着充填法开采的成功与否。因此，需要通过一定的实验来确定各个參数下充填的质量，定性或定量的分析各充填參数对充填的影响。由于充填设备通常比较庞大，而且井下的环境比较恶劣，因此如果实验直接在矿井中进行，不但影响了正常的采掘进度，实验的大型充填设备还会造成成本的浪费，甚至发生人身危险。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供ー种具有充填功能的室内模拟充填试验方法。使用该方法可以模拟充填的整个过程，而且还能检测充填时的压力和流量。其技术解决方案是ー种膏体多层充填模拟试验方法，包括以下步骤①设置泵送装置和模拟箱，所述泵送装置包括外筒、内筒、千斤顶、加载板和压カ 表，所述内筒设置在外筒的内部，所述千斤顶设置在外筒的底部，所述千斤顶的上方连接有所述加载板，所述加载板设置在所述内筒内部，所述压カ表连通内筒内部，用于监测内筒内部的压力，高压胶管通过泵送ロ连通内筒内部，高压胶管上连接有流量计；所述模拟箱包括箱体和多个充填斗，所述箱体由金属材料制成，其中设置有多个卡槽，各个卡槽沿箱体的上下方向间隔布置，卡槽与充填斗的数量一一对应，每个卡槽内卡固ー个充填斗；所述充填斗由金属材料制成，包括由底面、前侧面、后侧面、左侧面和右侧面围成的充填腔、设置在充填腔中的充填管、面板，所述充填花管在所述前侧面上具有充填孔；②调整充各充填斗在卡槽中的插入深度；③将泵送装置中的高压胶管连接到模拟箱中未充填的最上方的充填斗的充填孔上，向该充填斗的充填花管泵送膏体，由充填花管对充填腔进行充填，并通过压カ表和流量计随时记录充填压カ和充填量；④充填斗充填完毕后，从充填孔上取下高压胶管；⑤重复步骤③-④，直到模拟箱中所有充填斗充填完毕；⑥对模拟箱中各充填斗的充填效果进行评价，并将评价结果与充填压カ和充填量
一起保存。所述面板上设置有抽送槽，可通过推送槽将充填斗从卡槽中抽出。
所述充填花管有多根，各充填花管之间互相平行。所述面板和所述充填花管之间设置有加强肋。本发明的优点在于结构简単，制造成本低；易操作，可随时监测调整充填压カ和充填流量；具有多个充填斗，且充填斗可分别拉出以调整其相互之间的位置，便于模拟多煤层充填的情況。
附图1为本发明所述模拟试验方法中泵送装置的结构示意图；附图2为本发明所述模拟试验方法中模拟箱(不带充填斗)的结构示意图；附图3为本发明所述模拟试验方法中充填斗的结构示意图。附图标记如下1-外筒；2-内筒；3-千斤顶；4-加载板；5-压カ表；6_泵送ロ ；7_高压胶管；8_流量计；9-箱体；10-卡槽；11-充填斗；12-充填腔；13-充填花管；14-加强肋；15-面板； 16-充填孔；17-抽送槽。
具体实施例方式ー种膏体多层充填模拟试验方法，包括以下步骤①设置泵送装置和模拟箱，泵送装置包括外筒、内筒、千斤顶、加载板、压カ表和两个泵送ロ，两筒嵌套设置，内筒固定设置在外筒的内部，且其在外筒内部的位置可调，千斤顶设置在外筒的底部，千斤顶的上方连接有加载板，所述加载板设置在内筒内部，可通过千斤顶向内筒加压以泵送内筒的膏体，压カ表连通内筒内部，用于监测内筒内部的压力，泵送 ロ设置在内筒壁上，连通内筒内部，用于压出膏体料浆，每个泵送ロ连接ー根高压胶管，每根高压胶管上连接ー个流量计，用于监测膏体流量。參见附图2，模拟箱基本为长方体，包括箱体和多个充填斗，箱体为ー金属框架，其中设置有多个卡槽，各个卡槽沿箱体的上下方向平行间隔布置，卡槽与充填斗的数量一一对应，每个卡槽内可以卡固ー个充填斗；參见附图3，充填斗包括由底面、前侧面、后侧面、 左侧面和右侧面围成的充填腔、设置在充填腔中的充填花管、前侧面处的面板，充填花管在前侧面上具有充填孔，高压胶管连接在所述充填孔上，注浆时通过充填花管上的管孔向充填腔中注浆，模拟矿井中各煤层工作面的注浆充填情況，为保证充填的均勻并更好的模拟实际的井下充填情況，可以设置多根充填花管，在本实施例中设置有两根，各充填花管之间互相平行，沿充填腔的长度方向均勻布置。面板优选与前侧面一体成型，基本保证在充填斗插入卡槽后，面板紧贴箱体的外壁，面板上的中部设置抽送槽，可通过推送槽将充填斗从卡槽中抽出或插入，为更好的模拟充填情況，充填斗的长度可能较长，为保证抽出充填斗时其不会发生弯曲变形，可在面板和充填花管之间设置三角形或长方形加强肋，以加强充填斗长度方向上的刚性。②调整充各充填斗在卡槽中的插入深度；③将泵送装置中的高压胶管连接到模拟箱中未充填的最上方的充填斗的充填孔上，向该充填斗的充填花管泵送膏体，由充填花管对充填腔进行充填，并通过压カ表和流量计随时记录充填压カ和充填量；
④充填斗充填完毕后，从充填孔上取下高压胶管；⑤重复步骤③-④，直到模拟箱中所有充填斗充填完毕；⑥对模拟箱中各充填斗的充填效果进行评价，如充填的紧实度、充填膏体的硬化情况、充填时间对充填量的影响等，并将评价结果与充填压カ和充填量作为ー组数据一起保存。以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方式
，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。
权利要求
1.ー种膏体多层充填模拟试验方法，其特征在于包括以下步骤①设置泵送装置和模拟箱，所述泵送装置包括外筒、内筒、千斤顶、加载板和压カ表，所述内筒设置在外筒的内部，所述千斤顶设置在外筒的底部，所述千斤顶的上方连接有所述加载板，所述加载板设置在所述内筒内部，所述压カ表连通内筒内部，用于监测内筒内部的压カ，高压胶管通过泵送ロ连通内筒内部，高压胶管上连接有流量计；所述模拟箱包括箱体和多个充填斗，所述箱体由金属材料制成，其中设置有多个卡槽， 各个卡槽沿箱体的上下方向间隔布置，卡槽与充填斗的数量一一对应，每个卡槽内卡固一个充填斗；所述充填斗由金属材料制成，包括由底面、前侧面、后侧面、左侧面和右侧面围成的充填腔、设置在充填腔中的充填花管、面板，所述充填花管在所述前侧面上具有充填孔；②调整充各充填斗在卡槽中的插入深度；③将泵送装置中的高压胶管连接到模拟箱中未充填的最上方的充填斗的充填孔上，向该充填斗的充填花管泵送膏体，由充填花管对充填腔进行充填，并通过压カ表和流量计随时记录充填压カ和充填量；④充填斗充填完毕后，从充填孔上取下高压胶管；⑤重复步骤③-④，直到模拟箱中所有充填斗充填完毕；⑥对模拟箱中各充填斗的充填效果进行评价，并将评价结果与充填压カ和充填量一起保存。
2.如权利要求1所述的充填模拟试验方法，其特征在于所述面板上设置有抽送槽，可通过推送槽将充填斗从卡槽中抽出。
3.如权利要求1所述的充填模拟试验方法，其特征在于所述充填花管有多根，各充填花管之间互相平行。
4.如权利要求1所述的充填模拟试验方法，其特征在于所述面板和所述充填花管之间设置有加强肋。
全文摘要
一种膏体多层充填模拟试验方法，包括以下步骤设置泵送装置和模拟箱，调整模拟箱；将泵送装置中的高压胶管连接到模拟箱中未充填的最上方的充填斗的充填孔上，向该充填斗的充填花管泵送膏体，由充填花管对充填腔进行充填，并通过压力表和流量计随时记录充填压力和充填量；充填斗充填完毕后，从充填孔上取下高压胶管；重复步骤，直到模拟箱中所有充填斗充填完毕；对模拟箱中各充填斗的充填效果进行评价，并将评价结果与充填压力和充填量一起保存。
文档编号E21F15/00GK102536316SQ20121000043
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月5日 优先权日2012年1月5日
发明者卿熙宏, 张新国, 李杨杨, 江兴元, 江宁, 王华玲, 王胜清, 郝妮妮, 韩汝军 申请人:山东科技大学